[物理]江西省八校2023-2024学年高三下学期4月联考试卷(解析版)

这是一份[物理]江西省八校2023-2024学年高三下学期4月联考试卷(解析版)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.1898年居里夫妇发现了放射性元素钋。若元素钋发生某种衰变，其半衰期是138天，衰变方程为，下列说法正确的是( )
A. 该元素发生的是衰变
B. Y原子核含有3个核子
C. 射线可用于肿瘤治疗
D. 200 g的P经276天，已发生衰变的质量为100 g
2.2022年6月5日，神舟十四号载人飞船与空间站组合体成功实现自主快速交会对接。空间站、同步卫星绕地球的运动均可视为匀速圆周运动。已知空间站的运行轨道半径为，同步卫星的运行轨道半径为，下列说法正确的是( )
A. 空间站处于平衡状态
B. 空间站的角速度比同步卫星的小
C. 空间站与同步卫星的运行周期之比为
D. 空间站与同步卫星的运行速率之比为
3.如图，直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴上，其所在区域存在方向垂直指向的磁场，与距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，其截面图如图所示。导线通以电流I，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为。下列说法正确的是( )
A. 当导线静止在图右侧位置时，导线中电流方向由N指向M
B. 电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变
C. 与电流I成正比
D. 与电流I成正比
4.如图所示为单反相机的取景五棱镜原理图，光线a经平面镜反射后以垂直AB面的方向射入五棱镜，以平行于AB面的方向射出五棱镜。已知玻璃相对空气的折射率为，CD面与AB面的夹角为，。已知，下列说法正确的是( )
A. 光线在F点的折射角的正弦值为
B. 光线在F点发生全反射
C. 调节CD面与AB面的夹角，使得光线a由CD面射向空气时，恰好发生全反射，调整后CD面与AB面的夹角为
D. 如果左下角的三角形表示一正立的物体，经过多次反射后在取景窗中得到的是正立的像
5.如图甲，某型号的发电机产生的电动势e随时间t呈正弦规律变化，发电机线圈电阻为，将一个电阻为的小灯泡接入其中，并且与一个理想电压表并联，如图乙。不考虑小灯泡电阻随温度的变化，下列说法正确的是( )
A. 电压表示数为220 V
B. 小灯泡消耗的功率为440 W
C. 电路中的电流方向每秒改变50次
D. 发电机线圈每秒产生的焦耳热40 J
6.2023年12月18日在甘肃临夏州积石山县发生了级地震，让人感觉地球处于“活跃”的时期。地震波既有横波，也有纵波，若我国地震局截获了一列沿x轴正方向传播的地震横波，在图中实线与图中虚线两个时刻x轴上区间内的波形图如图所示，关于该地震波，以下判断正确的是( )
A. 波速可能为
B. 质点振动的周期可能为
C. t时刻位于的质点沿y轴正向振动
D. 从t时刻开始计时，处的质点比处的质点先回到平衡位置
7.北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则c点处这一段圆弧雪道的半径不应小于( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示是某手机防摔装置，商家宣传只要手机摔落角度合适，可以保证从2 m高处自由摔落而不破，下列有关手机与地面相互作用的过程中说法正确的是( )
A. 防摔装置可以减小手机的动量的变化量B. 防摔装置可以减小手机的动量的变化率
C. 防摔装置可以减小手机的动能的变化量D. 防摔装置可以增加地面对手机的作用时间
9.如图为两点电荷Q、Q'的电场等势面分布示意图，Q、Q'位于x轴上，相邻等势面的电势差为3V。若x轴上的M点和N点位于0V等势面上，P为某等势面上一点，则( )
A. N点的电场强度大小比M点的大B. Q为正电荷
C. M点的电场方向沿x轴负方向D. P点与M点的电势差为12V
10.如图，两根光滑细杆固定放置在同一竖直面内，与水平方向的夹角均为。质量均为的两金属小球套在细杆上，用一劲度系数的轻质弹簧相连。将两小球同时由相同的高度静止释放，此时弹簧处于原长，小球释放的位置距杆的最低点的竖直高度差为12 cm，运动过程中弹簧始终在弹性限度内，已知弹簧弹性势能为，x为弹簧的形变量，取，下列说法正确的是( )
A. 小球运动过程中的机械能守恒
B. 两小球在两杆上运动的过程中，两小球的最大总动能为
C. 小球不会从杆的最低点脱落
D. 两小球在两杆上运动的过程中，弹簧的最大弹性势能为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学在实验室用传感器做“一定质量的气体在体积不变时，其压强与温度的关系”实验，实验装置如图，压强传感器通过软管与试管内密闭气体连通。
单选实验中，该同学的以下做法中正确的是( )
A.无需测量被封闭气体的体积
B.密封气体的试管大部分在水面之上
C.每次加入热水后，用温度传感器搅拌使水温均匀
D.每次加入热水后，立即读数
该同学记录了不同热力学温度T时的压强p，在操作正确的情况下，描绘出来的图像可能是( )

该同学记录下了初始时封闭气体压强和摄氏温度，随后逐渐加热水升高温度，并记录下每次测量结果与初始值的差值和，在实验过程中压强传感器软管突然脱落，他立即重新接上后继续实验，其余操作无误。则的关系图可能是( )
12.测一段阻值约为镍铬丝电阻时所用器材和部分电路连线如图1所示，则图中的导线a端应与_________选填“”或“3”接线柱连接，b端应与_________选填“-”、“”或“3”接线柱连接。开关闭合前，图1中滑动变阻器滑片应置于_________选填“左”或“右”端。
该同学进一步用镍铬丝将满偏电流的表头G改装成量程为9 mA的电流表，如图2所示，表头G两端并联长为L的镍铬丝，调节滑动变阻器使表头G满偏，毫安表示数为I。改变L，重复上述步骤，获得多组I、L数据，作出图像如图3所示。若图像斜率。则需要把长为_________m的镍铬丝并联在表头G两端。结果保留两位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.为提高冰球运动员的加速能力，教练员在水平冰面上与起跑线距离和处分别设置一个挡板和一面小旗，如图所示。训练时，让运动员和冰球都位于起跑线上，教练员将冰球以速度击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板，到达挡板时的速度为，冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处。假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，重力加速度为g，求
冰球与冰面之间的动摩擦因数；
满足训练要求的运动员的最小加速度。
14.如图所示，平行的光滑金属导轨MN和PQ平行，间距，与水平面之间的夹角，匀强磁场磁感应强度，方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值的电阻，质量、电阻的金属杆ab垂直导轨放置。现用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，时使其由静止开始运动，当金属杆上滑的位移时达到最大速度，取，，导轨足够长，且电阻不计。求：
恒力F的大小；
若在内通过电阻R的电荷量，求时金属杆的速度大小；
从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，金属杆上产生的焦耳热。
15.现代科技中经常用电场和磁场来控制带电粒子的运动，某种粒子收集装置如图所示，在第二象限中存在一水平向右的匀强电场，一曲线形放射源不停地沿y轴负方向以初速度释放电量为质量为m的粒子，已知放射源的两端点位置为和，所有电荷均从原点进入第四象限，在第四象限中存在垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度为，运动过程中忽略粒子的重力和粒子间的相互作用力，，求：
放射源在位置释放的粒子离开匀强磁场时的位置坐标和在磁场中运动的时间；
电场强度的大小和放射源的曲线方程；
假设放射源连续发射粒子稳定后，粒子经过原点时按照角度均匀分布，在第四象限中放置一长度为的竖直收集板粒子打到板上即被收集，一端紧靠x轴，将收集板置于位置时，收集率是多少？结果用分数表示
【参考答案】
1.【答案】C
【解析】
根据电荷数守恒和质量数守恒得出Y原子核的电荷数和质量数，从而得出核子数。根据半衰期的公式求衰变的质量。
解决本题的关键知道核反应过程中电荷数、质量数守恒，以及知道核子数等于质量数，同时注意射线是伴随着衰变，或衰变产生的。
【解答】
AB、根据质量数守恒和电荷数守恒，可知Y的电荷数为2，质量数为4，则核子数为4，Y是，此衰变为衰变，而射线是伴随着衰变产生的，AB错误；
C、射线在医疗上作为伽马手术刀可以精准切除肿瘤组织，故 C正确；
D、根据，其中，可知，200 g的P经276天，还剩余50g，故已发生衰变的质量为150 g，故D错误。
2.【答案】D
【解析】
本题考查万有引力定律的应用。对于绕地做匀速圆周运动的卫星，由万有引力提供向心力分析圆周运动的物理量。
【解答】
A.空间站绕地球做匀速圆周运动，所受合外力不为零，处于不平衡状态。
B.空间站、同步卫星都绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可得
化简可得，由于，因此空间站的角速度比同步卫星的大，故B错误;
C.设空间站、同步卫星的运行周期分别为、，根据开普勒第三定律可得
整理可得，故C错误;
D.设空间站、同步卫星的运行速率分别为、，根据牛顿第二定律可得
化简可得，因此空间站与同步卫星的运行速率之比为，故D正确。
3.【答案】D
【解析】A.当导线静止在图右侧位置时，对导线做受力分析有
可知要让安培力为图示方向，则导线中电流方向应由M指向N，A错误；
由于与距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，有
，
则可看出与电流I成正比，当I增大时增大，则减小，静止后，悬线对导线的拉力减小，由牛顿第三定律可知导线对悬线的拉力减小，BC错误，D正确。
故选D。
4.【答案】C
【解析】
本题考查单反相机的取景五棱镜原理。解决问题的关键是清楚发生全反射的条件，知道折射率与临界角的关系，结合光路图分析判断。
【解答】已知玻璃相对空气的折射率为，则发生全反射的临界角C满足
由几何关系可知光线在F点的入射角为，因为
所以入射角小于临界角，不能发生全反射，设折射角为 ，则
解得，故AB错误；
C.调节CD面与AB面的夹角，使得光线a由CD面射向空气时，恰好发生全反射，调整后CD面与AB面的夹角为，故C正确；
D.从三角形下方作出光线，如图所示
由图可知在取景窗中得到的是倒立的像，故D错误。
5.【答案】D
【解析】
对于正弦式交流电，有效值是最大值的，结合闭合电路欧姆定律求出输出电压的有效值，再根据电功率公式求小灯泡的电功率，根据焦耳定律求线圈每秒产生的焦耳热。注意正弦式交流电每个周期电流方向改变两次。
【解答】
A.由图甲可知，电动势的有效值为220V，由闭合电路欧姆定律可得电路中的电流为
输出电压有效值
则电压表示数为200V，A错误；
B.由电功率公式可得小灯泡消耗的功率为
B错误；
C.由图甲可知，交流电的周期为，可知电路中的电流方向每一个周期改变2次，可得每秒改变100次，C错误；
D.由焦耳定律可得发电机线圈每秒钟发热，D正确。
故选D。
6.【答案】B
【解析】
本题考查波的图像，根据图像得出波长，结合波的传播特点分析周期，根据波速公式求波速，根据平移法分析质点的振动方向。
【解答】
B.由题意结合图像可得 ， 1 ，
可得周期为 ， 1 ，
当时，，故B正确；
A.由图可知波长为
， 1 ，
波速 ， 1 ， ，故A错误；
C.波沿x轴正方向传播，根据波形平移法可知，t时刻位于的质点沿y轴负向振动，故C错误；
D.从t时刻开始计时，根据波形平移法可知，处的质点向上振动，故处的质点比处的质点先回到平衡位置，故D错误。
故选B。
7.【答案】D
【解析】解：从a到c根据动能定理有：
在c点根据牛顿第二定律有：
联立解得：，由于，所以有
故ABC错误，D正确；
故选：D。
根据动能定理计算速度，再结合牛顿第二定律求解。
本题以滑雪为考查背景，主要考查了学生对于运动的理解，主要涉及竖直圆周运动，同时要结合动能定理和牛顿第二定律完成答题。
8.【答案】BD
【解析】
手机从2m处落地，由其速度变化结合动量变化得解；由动量定理及动量的变化率得解；由动能的变化得解。
本题主要考查对动量定理的理解与应用，熟悉动量定理及动量的变化率是解题的关键，难度不大。
【解答】
依题意，根据动量定理，可得，可知防摔装置的作用是延长了手机与地面的接触时间，从而减小手机所受到的合外力，即减小手机动量的变化率，而手机动量的变化量未发生变化。由于高度不变，则动能的变化量保持不变。故 AC错误，BD正确。
9.【答案】AD
【解析】解：A、等差等势线的疏密程度体现场强的大小，由图可知N点的等差等势线比M点更密，则N点的电场强度大小比M点的大，故A正确；
B、沿着电场线电势逐渐降低，由图可知电场线由N指Q，则Q为负电荷，故B错娱；
C、沿者电场线电势逐渐降低，结合各等势线的电势高低关系可知M点的电场方向沿x轴正方向，故C错误；
D、M点与N点等势均为0V，P点与N点的等势线间隔四个，而相邻等势面的电势差为3V，则P点与M点的电势差为12V，故D正确。
故选：AD。
根据等差等势面的疏密程度得出场强的大小；沿着电场线方向电势逐渐降低，由此分析出电荷的电性；根据等势面的数值关系得出P点和M点的电势差的大小。
本题主要考查了电势的相关应用，理解电势与电场线的特点，结合题目条件即可完成分析，难度不大。
10.【答案】BCD
【解析】
小球加速度为零时，速度最大，根据平衡条件求解弹簧的压缩量和此过程中两个小球下降的高度，由系统机械能守恒定律求解两小球的最大总动能；由假设法分析当两球速度为零时小球下落的高度，结合题中数据分析是否脱离两杆，根据弹性势能的计算公式求解最大弹性势能。
本题主要是考查了功能关系，首先要选取研究过程，分析运动过程中小球的受力情况和能量转化情况，根据功能关系结合弹性势能的计算公式列方程解答。
【解答】
A.小球运动过程中弹簧弹力做功，故机械能不守恒，故A错误;
B.小球加速度为零时，速度最大，设此时弹簧压缩量为，有
此过程中两个小球下降的高度均为，由系统机械能守恒可得
解得两小球的最大总动能为，故B正确;
C.设小球下落高度为H时速度减为零，则，解得，小球不会从杆最低点脱落，故 C正确;
D.当两小球下落高度10m时弹簧的弹性势能最大，此时弹簧的压缩量为，则有，
故D正确。
故选BCD。
11.【答案】 BC
【解析】【解析】
解：
、因为实验是在体积不变的条件下，测量压强与温度的关系，气体体积保持不变即可，不需要测量具体的体积数值，故A正确；
B、研究对象是试管内气体，改变气体温度是通过改变试管所在水的温度来实现，需要将使试管中封闭气体完成浸没与水中，故B错误；
CD、每次加热水后，要让管内气体与热水通过热传递达到热平衡再测量水温，这时温度才等于气体的温度，故CD错误；
故选：A。
根据一定质量的理想气体状态方程，当体积不变时，，P与T的图像是过原点的直线，B正确；
根据，又，可知与成正比，在实验过程中软管脱落，质量减小，但之后的压强变化与温度变化还是成正比，重新接上压强传感器时，封闭气体压强为。与初始封闭气体压强相等，此时，故C正确，ABD错误；
故选：C。
根据实验原理掌握正确的实验操作；
根据一定质量的理想气体的状态方程分析；
根据一定质量的理想气体的状态方程，结合题意和图像完成分析。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，根据实验原理掌握正确的实验操作，根据公式联合图像的物理意义即可完成分析。
12.【答案】 ；；左；
【解析】【解析】
实验中用两节干电池供电，则图中的导线 a 端应与“”接线柱连接，电压表测电阻两端的电压，则金属丝的电阻较小，电流表外接误差较小，故 b 端应与“”接线柱连接。为了保护电表，开关闭合前，图1中滑动变阻器滑片应置于左端。
由题可知 图像斜率为
由电路可知
解得
则
若要把该满偏电流为表头G改装成量程为9mA的电流表，则并联的电阻
解得
本题考查测金属丝的电阻率实验，明确实验原理是解题关键，根据电路特点连接实验电路，根据欧姆定律变形得到图线的函数表达式结合图像数据求解。
13.【答案】解：设冰球质量为m，冰球与冰面间的动摩擦因数为，对冰球应用动能定理得，
解得。
设冰球到达挡板处所用的时间为t，则，
解得。
设运动员的最小加速度为a，则，
解得。
【解析】本题主要考查匀变速直线运动规律的应用，分析清楚物体的运动过程，找到运动员和冰球间的关联，并能灵活选取运动学公式是关键。
根据动能定理或位移速度公式求出冰球的加速度，结合牛顿第二定律求解动摩擦因数；
抓住两者运动时间相等，得出运动员到达小旗处的最小速度，结合速度位移公式求出最小加速度。
14.【答案】解：当金属杆稳定匀速运动时
电动势：
闭合电路欧姆定律：
牛顿第二定律：
解得：
在0∽1s时间内，对金属棒由动量定理得：
其中
解得：
从金属棒开始运动到达稳定，由动能定理得：
解得：
根据功能关系可得：安
所以金属杆上产生的焦耳热：Qr
【解析】本题电磁感应与力学知识的综合，难度一般。
应用安培力公式求出金属杆受到的安培力，当金属棒匀速运动时，由平衡条件得出恒力F；
在时间内，由动量定理结合通过金属杆的电荷量q求出时金属杆的速度大小；
从金属棒开始运动到达稳定，由动能定理得出克服安培力做的功，整个回路中产生的焦耳热等于克服安培力做的功，再根据串联电路的特点即可计算金属杆上产生的焦耳热。
15.【答案】点入射的粒子
解得：
离开磁场的位置坐标
在磁场中运动的时间
解得：
入射的粒子做类平抛运动过原点
解得：
假设从坐标射出的粒子，需要满足
两者联立可得轨迹方程
粒子进入磁场时速度方向与x轴夹角在范围内，设经过原点的粒子速度为v，与x轴夹角为，则粒子在第四象限的轨迹半径为R，则
所以粒子打到x轴的位置到原点距离为
与无关，所有粒子均从点射出
收集板位于时，与x轴夹角为的粒子恰好打到收集板边缘，设粒子运动半径
为R，根几何知识有
可解得：
由可得
粒子进入磁场时速度方向与x轴夹角在范围内的粒子可以打到收集板，则收集率

【解析】根据带电粒子在磁场中的运动进行求解；
入射的粒子做类平抛运动过原点，根据类平抛的运动规律求解电场强度的大小，再根据各个粒子都能从O点进入磁场，结合运动学公式进行求解；
根据带电粒子在磁场中的运动，结合粒子运动的轨迹进行求解。
本题主要考查带电粒子在组合场电场和磁场中的运动，难度较大。